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本书是最负盛名的世界科普经典著作之一，它曾引领千千万万的读者进入科学世界。许多人都是因为在十几岁的时候读到这本书，才第一次真正领略了科学的奇迹和奥秘。作者以其幽默的笔调和高超的教学技巧，探讨了宏观世界和微观世界、数论、空间和时间的相对性、熵、基因、原子结构、核裂变和太阳系的起源等主题。无论你的科学知识水平如何，你都会从这本不同寻常的书中获得许多乐趣和激励。它是任何对科学世界充满好奇的人的必读书。

前言 1

1961年版前言 3

第一部分 做做数字游戏 7

第一章 大数 7

一、你能数到多少？ 7

二、怎样对无穷大进行计数 18

第二章 自然数与人工数 29

一、最纯粹的数学 29

二、神秘的？-1 37

第二部分 空间、时间和爱因斯坦 47

第三章 空间的不寻常性质 47

一、维数和坐标 47

二、不量尺寸的几何学 49

三、把空间翻过来 59

第四章 四维世界 70

一、时间是第四维 70

二、时空等价 78

三、四维距离 83

第五章 空间和时间的相对性 90

一、空间和时间的相互转变 90

二、以太风和天狼星之旅 94

三、弯曲空间和重力之谜 109

四、封闭空间和开放空间 115

第三部分 微观世界 121

第六章 下降的阶梯 121

一、希腊观念 121

二、原子有多大？ 126

三、分子束 129

四、原子摄影 131

五、将原子剖开 134

六、微观力学和不确定性原理 143

第七章 现代炼金术 152

一、基本粒子 152

二、原子的心脏 166

三、轰击原子 172

四、核子学 182

第八章 无序定律 192

一、热的无序 192

二、如何描述无序运动？ 198

三、计算概率 205

四、“神秘”的熵 223

五、统计涨落 228

第九章 生命之谜 231

一、我们是由细胞构成的 231

二、遗传和基因 245

三、基因作为“活的分子” 253

第四部分 宏观世界 267

第十章 不断扩展的视野 267

一、地球及其附近 267

二、银河系 275

三、走向未知事物的边界 285

第十一章 创世年代 294

一、行星的诞生 294

二、恒星的“私生活” 309

三、原始混沌和膨胀宇宙 321

译后记 337

作者 | 乔治·伽莫夫

美国物理学家、天文学家，著名科普作家，有《从一到无穷大》《物理世界奇遇记》等脍炙人口的科普著作，其作品深入浅出，对抽象深奥的物理学理论的传播起到了积极的作用，1956年荣获联合国教科文组织颁发的卡林伽科普奖。

译者 | 张卜天

北京大学科技哲学博士，清华大学科学史系教授，研究方向为西方中世纪和近代科学思想史。精通科学史与哲学史翻译，译有四十余部著作。其译文优美流畅，广受读者好评。

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有一首无名作家写的打油诗，描写了这种高速运动物体的相对论性收缩效应：

斐克小伙剑术精，

出刺迅捷如流星，

由于空间收缩性，

长剑变成小铁钉。

当然，这位斐克先生的出剑一定得有闪电的速度才能行！

从四维几何学的观点出发，一切运动物体的这种普遍收缩是很容易解释的：这是由于时空坐标系的旋转使物体的四维长度在空间坐标上的投影发生了改变。你一定还记得上一节所讨论过的内容吧，从运动着的系统上观察事件时，一定要用空间和时间轴都旋转一定角度的坐标系来描述；旋转角度的大小取决于运动速度。因此，如果说在静止系统中，四维距离是百分之百地投影在空间轴上的（图 38a） ，那么，在新的坐标轴上，空间投影就总是要变短一些（图 38b） 。

运动系统中时间变慢这个情况，为星际旅行提供了一个有趣的现象。 假定你打算到天狼星——距离我们 9 光年——的行星上去，于是，你坐上了几乎有光速那么快的飞船。你大概会认为，往返一趟至少要 18 年，因此打算携带大量食物。不过，如果你乘坐的飞船确实有近于光速的速度，那么，这种小心就是完全多余的了。事实上，如果飞船的速度达到光速的 99.999 999 99%，你的手表、心脏、呼吸、消化和思维都将减慢 7 万倍，因此从地球到天狼星往返一趟所花费的 18 年（从留在地球上的人看来）在你看来只不过是几小时而已。如果你吃过早饭便从地球出发，那么，当降落在天狼星某一行星的表面上时，正好可以吃中饭。要是你的时间很紧，吃过午饭后马上返航，就可以赶回地球上吃晚饭。不过，如果你忘了相对论原理，那你到家时准得大吃一惊：因为你的亲友会认为你一定还在宇宙空间中的什么地方，因而已经自顾自地吃过 6570 顿晚饭了！地球上的 18年，对你这个近于光速的旅客来说，只不过是一天而已。

活细胞凭什么性质而和一般的无机物或死细胞——如做书桌的木头、制鞋子的皮革中的细胞——不同呢？

真正优秀的科普著作应该能向读者传达一种精神，一种思考的方法，能带给读者一种独特的视角，以及一种科学的品味，一种人文的观念。

作为三维生物，我们会发现要理解线段跟平面的几何属性会更简单一些，因为我们可以“由内而外”看见其全貌，而对于我们更为熟悉的三维空间属性，正因我们身处其中，则更难窥其全貌，也就更难理解（三维的概念所指）。这就解释了为何你能毫无困难地理解什么是曲线或什么是曲面，却会被三维空间也可以弯曲这种说法吓到。

在前一种情况下，你什么事物都想要，那么你想要的事物越多，这种机会就越小；在后一种情况下，你只想要其中一个事物，那么可供选择的事物清单越长，你得到满足的机会就越大。

鉴于时空等效性的考虑，需要将上句中出现的“地点”）换为（place）换成“时间点”（moment)，而将“时间点”一词换为“地点”。这样这个句子就可写成：在一个观察者看来发生于同时刻、不同地点的两个事件在处于不同运动状态的另一个观察者眼中却是发生在不同时刻的两个事件。在我们所用到的餐车例子中，我们希望服务生能拍着胸脯保证，用完餐后，坐在餐车两头的两位乘客在同一时刻点燃了香烟。那么在列车呼啸而过的瞬间，站在铁道上的扳道工看过车窗里的景象后，会坚持说刚刚车里已经有一位先生做过点燃香烟这个动作了。

因此，在一个观察者看来发生于同一时刻的两件事在另一位观察者的眼中却变成了发生于两个时间段的两件事。

这些都是四维几何必然会出现的结果：空间和时间只是恒定不变的四维距离在其对应轴上的投影。

书籍介绍

本书是最负盛名的世界科普经典著作之一，它曾引领千千万万的读者进入科学世界。许多人都是因为在十几岁的时候读到这本书，才第一次真正领略了科学的奇迹和奥秘。作者以其幽默的笔调和高超的教学技巧，探讨了宏观世界和微观世界、数论、空间和时间的相对性、熵、基因、原子结构、核裂变和太阳系的起源等主题。无论你的科学知识水平如何，你都会从这本不同寻常的书中获得许多乐趣和激励。它是任何对科学世界充满好奇的人的必读书。